Displej nástenného merača: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Kúpil som si lacný vreckový merač od eBay v domnení, že to bude zaujímavá novinka. Ukázalo sa, že merač, ktorý som si kúpil, nie je vhodný, ale dovtedy som sa zaviazal, že vyrobím niečo, čo bude visieť na stene a bude hovoriť.

Stred displeja je analógový ampérmeter, ktorý je napájaný nabitým kondenzátorom, ktorý sa vybíja cez merač, ktorý pri tom animuje ihlu ukazovateľa.

LED displej zrkadlí pohyb ukazovateľa a poskytuje pútavý displej.

Celok je riadený mikroprocesorom Atmel 328, priamo vyvinutým na Arduino Uno, ktorý meria aktuálnu úroveň svetla v miestnosti a náhodne spustí displej, všetko napájané tromi batériami AA.

Zásoby

Arduino Uno s procesorom Atmel 328 … pozri zvyšok textu

Výber LED diód, červená, zelená a žltá s jednou bielou

7 x 330R odpory

1 x LDR

1 x 220uF kondenzátor

1 x odpor 220R

2 x 10k odpory

1 x usmerňovacia dióda

Vhodne starý ampérmeter, typicky 100uA v plnom rozsahu

Krok 1: Koncept

Obrázky rozprávajú krátky príbeh, pôvodný merač bol navrhnutý na použitie na ventilových rádiách a vyžadoval viac ako 100 mA a jednoducho ho nedokázalo spustiť Arduino. Toto sú rané nápady na rozloženie displeja. Nakoniec som merač rozobral s úmyslom nahradiť mechanizmus, nie veľmi úspešný.

Nakoniec som zobral starý voltmetr s mechanizmom 100uA, perfektné.

Krok 2: Okruh

Pôvodná zostava používala Arduino na pripojenie bitov v pomerne jednoduchom systéme. Šesť digitálnych pinov napája farebné LED diódy cez odpory 330R.

Jeden digitálny kolík sa používa na napájanie deliča napätia LDR, pričom napätie sa meria na jednom z kolíkov ADC a používa sa na odhad aktuálnej úrovne svetla a denného času.

Jeden digitálny pin slúži na nabíjanie kondenzátora cez diódu a odpor 220R.

Merač je pripojený cez kondenzátor cez 10k odpor. Túto hodnotu bude možno potrebné zmeniť v závislosti od merania celého rozsahu použitého ampérmetra.

Zapojil som aj resetovacie tlačidlo, ktoré sa má namontovať na bočnú stranu vitríny.

Nakoniec sa vykoná ďalšie spojenie z anódy jednej z LED diód, aby sa poskytla referenčná hodnota napätia na kontrolu úrovne napätia batérie. Tento obvod nikdy nebol veľmi úspešný a nabudúce, keď sa vybijú batérie a displej bude mimo steny, ho zmením na jednoduchý delič napätia.

Krok 3: Implementácia

Prevádzka displeja na batérie pomocou Arduino Uno nebola praktická, súčasná spotreba by bola príliš vysoká, pretože väčšina dosky je stále aktívna a chcel som, aby bol displej hore na stene nedotknutý najmenej šesť mesiacov v kuse. čas.

Aby sa znížila spotreba prúdu, zobrazovacie obvody boli vyvinuté s Arduino a breadboard, obvody boli prenesené na maticovú dosku a potom konečne naprogramovaný procesor odstránený z Arduina a vložený do zásuvky na malom kúsku maticovej dosky spolu s xtal, a spojili sa plochým káblom.

Nakoniec displej beží celých 12 mesiacov na jednu sadu batérií.

Užitočným trikom je nahradiť procesor Atmel v zariadení Arduino Uno päticou ZIF, tento dobre sedí a potom procesor znova vložiť. Keď je projekt pripravený, procesor je už naprogramovaný a stačí ho vybrať a vložiť do zásuvky na konečnej doske. Keď si kúpim prázdne procesory, strávim hodinu tým, že na všetky nasadím zavádzače, aby boli kedykoľvek pripravené na použitie.

Krok 4: Kód

Ako si možno predstaviť, kód na spustenie základného displeja nie je príliš komplikovaný, ale kľúčovou oblasťou je zníženie spotreby energie. Na to existujú dva prístupy, jeden je spustiť displej iba vtedy, keď ho pravdepodobne niekto uvidí, a za druhé znížiť spotrebu energie obvodov na minimum.

Program musí mať pred kompiláciou nainštalované narcoleptické knižnice.

Všetky oneskorenia v systéme sú implementované pomocou narkoleptickej knižnice pre režim úplného nízkeho výkonu procesora so spotrebou energie meranou v niekoľkých nanoampách.

Procesor spí vždy štyri sekundy a po prebudení spustí náhodnú rutinu, aby zistil, či sa systém neprebudí. Ak nie, systém spí ďalšie štyri sekundy.

Ak je náhodná rutina pravdivá, obvod LDR sa aktivuje a vykoná sa meranie úrovne svetla. Okruh LDR sa deaktivuje bezprostredne potom, aby sa šetrila energia.

Systém funguje v štyroch odhadovaných časových obdobiach.

• Noc - je veľmi tma a nikto sa na to pravdepodobne nebude pozerať - nič nerobte a vráťte sa spať
• Skoré ráno - v prvej časti je nepravdepodobné, že by tam boli nejakí diváci, ale udržiavali by štatistiky, ako keby boli vo dne
• Cez deň - môžu existovať sledovatelia, ale aktivujú iba analógový merač, nie diódy LED
• Večer - je pravdepodobné, že prídu diváci, preto si aktivujte celý displej

Systém odhaduje, že dĺžka dňa sa bude meniť podľa ročných období, takže večer sa predĺži na to, čo by inak bolo v noci, pretože dĺžka dní je kratšia, ale vtedy, keď sú pozorovatelia stále prítomní.

Ak je to vhodné pre dennú dobu, digitálny výstup sa použije na nabitie kondenzátora a potom sa vypne. S iba analógovým displejom sa systém vráti do režimu spánku s vypnutým všetkým výstupom a kondenzátor sa vybije cez merač, ktorého ukazovateľ, ktorý sa prepol na plný rozsah, sa vráti na nulu.

Keď je LED displej aktívny, systém meria napätie na kondenzátore a zobrazuje namerané svetlo na základe nameraného napätia, kým neklesne pod prahovú hodnotu, keď systém spí.

Na konci displeja sa uskutoční druhý náhodný výber, aby sa určilo, či sa displej bude opakovať alebo nie, čím sa zvýši záujem pozorovateľa.

Keď je LED show aktívna, aktivuje sa biela LED dióda, ktorá osvetlí tvár merača.

Narkoleptická knižnica od Petera Knighta prepína procesor do režimu úplného spánku, v ktorom výstupy zostanú v stave, v akom boli pri prechode do režimu spánku, ale všetky vnútorné hodiny sa zastavia okrem časovača vypnutia, ktorý je obmedzený na štyri sekundy. Toto je možné testovať na zariadení Arduino, ale vďaka LED diódam napájania Arduino a obvodom USB sa nedosahuje rovnaká úspora energie.

Systém stále obsahuje kód, ktorý mal zodpovedať za klesajúcu kapacitu batérií, ale to sa neukázalo ako užitočné. Nabudúce, keď bude mimo steny, zmením program tak, aby poskytoval určitý druh stavu batérie prostredníctvom diód LED alebo ampérmetra.

Konečná verzia má tlačidlo resetovania namontované na bočnej strane vitríny. Hlavným dôvodom je umožniť návštevníkom predvádzanie, aby systém po resete prešiel svojou základnou rutinou 10 -krát a potom sa vrátil k svojej normálnej náhodnej rutine.